Фамилия Подвалков — редкий случай, когда прозвище почти наверняка перешло в фамилию без изменений, а не образовалось от крестильного имени. В её основе лежит слово «подвал» — помещение под полом, нижний этаж здания. Суффикс -ов указывает на принадлежность: Подвалков буквально означает «сын Подвалка» или «человек из семьи Подвалковых».

Прозвище Подвалок могли дать по месту жительства или работы. В городах подвалы часто занимали ремесленники, торговцы, содержатели питейных заведений или сторожа. В сельской местности подвалом называли погреб или яму для хранения припасов — человек, который следил за таким хозяйством или жил при нём, тоже мог получить это прозвище. Вторая версия, менее вероятная, связывает фамилию с диалектным глаголом «подвалковать» — делать что-то тайком, исподтишка. В этом случае прозвище носило бы характер оценки поведения.

С точки зрения словообразования фамилия проста: основа «подвал» плюс уменьшительный суффикс -ок (Подвалок) и далее патронимический суффикс -ов. Такая модель типична для русских фамилий, возникших из прозвищ, а не из календарных имён. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные образования описаны как «фамилии от названий помещений и построек» — к ним же относятся, например, Погребков, Чуланков, Клеткин.

Географически фамилия встречается спорадически, без ярко выраженного ареала. В дореволюционных переписях её носители фиксировались в центральных губерниях России, реже на Урале. Сословная принадлежность, скорее всего, мещанская или крестьянская — в дворянской среде прозвище с бытовым значением «подвал» не приживалось.

Известных исторических личностей с фамилией Подвалков в открытых источниках не обнаружено, что типично для фамилий, образованных от локальных прозвищ простого люда.